[发明专利]一种用于食品保鲜监测的pH指示凝胶及制备方法与应用

说明书

本发明公开一种一种用于食品保鲜监测的pH指示凝胶及制备方法与应用，pH指示凝胶由高分子聚合物水凝胶和具有pH指示能力的大分子聚合染料组成，特点是大分子聚合染料是通过共价接枝的方法将壳聚糖与pH响应染料接枝合成得到的，优点在于通过化学接枝把pH响应染料化学嵌入到高分子链中，再通过水凝胶内部的离子键和氢键作用提高指示剂的稳定性，能有效的避免染料的渗出，尤其是将酚红与壳聚糖通过曼尼希反应结合生成烷基胺衍生物，得到聚合物染料，用这种聚合物染料制备的pH指示凝胶无渗透，成功解决了现有技术的缺点。此外本发明提供的pH指示凝胶对于氨气具有明显的响应性变化，能够直观的指示出食品在保存期间的新鲜度变化。

技术领域

本发明涉及一种食品保鲜监测技术，尤其是涉及一种用于食品保鲜监测的pH指示凝胶及制备方法与应用。

背景技术

食品腐败对食品安全、环境、质量和食品安全都有深远的影响。在某些情况下，许多食品在出售前因为易腐烂而被丢弃。如果不及时解决，这些情况不仅对环境和经济产生直接的重大影响，而且会对零售商、食品服务行业和消费者造成重大损失。由于微生物污染导致的食品保质期缩短和食源性疾病风险增加，推动人们采用各种方法监测食品的新鲜度，以提高其安全性。目前常用的评价食品质量的方法包括气相色谱、质谱、傅里叶变换红外光谱、磁共振成像和微生物分析等方法。然而，这些方法需要笨重的台式仪器，费用昂贵且检测耗时。另外一个新的思路是通过制造可视化监测的智能材料作为食品腐败指示器来监测食品保鲜程度来判断食品状态。越来越多的研究者致力于研究用于可视化检测pH的智能材料，目前已经有了通过包埋法或浸渍法将酚红包裹到溶胶-凝胶基质中，制备得到可视化检测pH的水凝胶材料。然而这种水凝胶与pH染料只是通过物理作用进行结合，仍存在指示剂易泄露，检测准确性及灵敏性低的问题。

如2022年8月30日公开的申请号为202211048130.3号中国发明专利申请公开说明书中公开了一种通过监测鱼和肉类食品保鲜期间的挥发性胺含量进而可视化监测食品新鲜度的专利。专利中使用化学荧光染料是通过物理吸附固定在滤纸上，存在一定的泄露风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有较高稳定性与安全性，能有效避免化学合成物渗出的用于食品保鲜变质监测的pH指示凝胶及制备方法与应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案之一为：一种用于食品保鲜监测的pH指示凝胶，由高分子聚合物水凝胶和具有pH指示能力的大分子聚合染料组成，所述的大分子聚合染料是通过共价接枝的方法将壳聚糖与pH响应染料接枝合成得到的。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案之二为：一种用于食品保鲜监测的pH指示凝胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，制备大分子聚合染料：将壳聚糖溶解于乙酸溶液中得到壳聚糖接枝溶液，将pH响应染料溶解在二甲基甲酰胺溶液中得到pH响应染料溶液，在壳聚糖接枝溶液中依次加入pH响应染料溶液和甲醛，通过共价接枝反应制得大分子聚合染料，其中，壳聚糖:甲醛:pH响应染料的摩尔比优选为：1:1:0.1；

步骤二，制备指示凝胶：制备高分子聚合物溶液，然后加入大分子聚合染料，制得pH指示凝胶。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案之三为：一种用于食品保鲜监测的pH指示凝胶的制备和各种具有食品保鲜监测功能的生物制品中的应用。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过化学接枝把pH响应染料化学嵌入到高分子链中，再通过水凝胶内部的离子键和氢键作用提高指示剂的稳定性，能有效的避免染料的渗出。尤其是将酚红与壳聚糖通过曼尼希反应结合生成烷基胺衍生物，得到聚合物染料，用这种聚合物染料制备的pH指示凝胶无渗透，成功解决了现有技术的缺点。此外本发明提供的pH指示凝胶对于氨气具有明显的响应性变化，通过明显且可区分的颜色变化，能够直观的指示出食品在保存期间的新鲜度变化，可以应用于食品保质监测。

优选地，所述的高分子聚合物为聚乙烯醇和壳聚糖的混合物。